(57)【要約】【課題】タグリーダから起動信号を受信し、応答信号を送信する無線タグにおいて、起動信号の受信処理時のみならず、応答信号の送信処理時においても無線タグのアンテナで受信した電波から効率よく電力が得られる無線タグを提供する。【解決手段】  タグ１０は、アンテナコイルＡ１、Ａ２を含むＬＦアンテナ回路１５を備え、無線回路１３が起動信号の受信処理の際にはアンテナコイルＡ１に誘起する第１起電力から第１駆動電力を生成し、無線回路１３が応答信号の送信処理の際にはアンテナコイルＡ１より小さいインピーダンスのアンテナコイルＡ２に誘起する第２起電力から第２駆動電力を生成し、無線回路１３は、それぞれの処理に応じたアンテナコイルＡ１又はアンテナコイルＡ２で生じた電力で動作する構成とする。【選択図】図４
2013117749.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波によりアンテナ回路に誘起される起電力から無線回路を駆動する電力を生成するタグであって、
前記アンテナ回路は第１及び第２のアンテナコイルを含み、前記無線回路が起動信号の受信処理の際には、第１アンテナコイルに誘起する第１起電力から第１駆動電力を生成し、前記無線回路が応答信号の送信処理の際には、第１アンテナコイルより小さいインピーダンスの第２アンテナコイルに誘起する第２起電力から第２駆動電力を生成する
ことを特徴とするタグ。
【請求項２】
前記第１アンテナコイルで定まるインピーダンスは、前記受信処理の際の電力供給側から前記無線回路をみた入力インピーダンスと整合する第１インピーダンスであり、
前記第１起電力は、前記第１インピーダンスに応じた起電力であり、
前記第２アンテナコイルで定まるインピーダンスは、前記送信処理の際の電力供給側から前記無線回路をみた入力インピーダンスと整合する第２インピーダンスであり、
前記第２起電力は、前記第２インピーダンスに応じた起電力である
ことを特徴とする請求項１記載のタグ。
【請求項３】
前記アンテナ回路は、前記送信処理の実行の際に、前記無線回路と第１アンテナコイルが接続された状態から、前記無線回路と第２アンテナコイルとが接続された状態へと切替える
ことを特徴とする請求項１記載のタグ。
【請求項４】
前記アンテナ回路は、前記送信処理が終了した際に、前記無線回路と第２アンテナコイルが接続された状態から、前記無線回路と第１アンテナコイルとが接続された状態へと切替える
ことを特徴とする請求項３記載のタグ。
【請求項５】
前記アンテナ回路で受信する電波は、ＬＦ帯の電波であり、前記応答信号の送信は、ＵＨＦ帯で行う
ことを特徴とする請求項１記載のタグ。
【請求項６】
電波によりアンテナ回路に誘起される起電力から無線回路を駆動する電力を生成するタグであって、
第１及び第２のアンテナコイルを含み、前記無線回路が起動信号の受信処理の際には、第１アンテナコイルに誘起する第１起電力を生成し、前記無線回路が応答信号の送信処理の際には、第１アンテナコイルより小さいインピーダンスの第２アンテナコイルに誘起する第２起電力を生成するアンテナ回路と、
前記無線回路の動作中に電力供給側から当該無線回路をみた入力インピーダンスを繰返し測定するインピーダンス測定部とを備え、
前記アンテナ回路は、前記インピーダンス測定部の測定結果に基いて、前記第１起電力の生成から第２起電力の生成への切替え、及び前記第２起電力の生成から前記第１起電力の生成への切替えのいずれかを行い、
前記起動信号を受信するための駆動電力は前記第１起電力から生成され、前記応答信号を送信するための駆動電力は前記第２起電力から生成される
ことを特徴とするタグ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、起動信号の受信処理及び応答信号の送信処理を行う無線タグに関し、特に、アンテナで受信した電波から得た電力を効率よく利用する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
タグリーダと信号の送受信を行う無線タグ（以下、「タグ」という。）の動作には、電力供給の方法の違いによって２つの動作モードがある。
内蔵した電源（例えば電池）からの電力で動作するアクティブモードと、外部からの電磁波から得た電力で動作するパッシブモードである。通常、アクティブモードで動作するタグは、電池切れの場合にも認証されるように、パッシブモードでも動作する機能を備えている。
【０００３】
アクティブモードとパッシブモードでは、通信距離が異なり、アクティブモードでは、数ｍ（メートル）、パッシブモードでは数ｃｍ（センチメートル）である。パッシブモードでは、タグをタグリーダにかざす必要があるため、近接認証モードとも呼ばれ、電池切れの場合だけでなく、重要エリアへの入退出等を厳重に管理したい場合などにも用いられる。
【０００４】
これら両モードで動作し、アクティブモードでは、ＬＦ（Ｌｏｗ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯で起動信号を受信してＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯で応答信号を送信し、パッシブモードでは、ＬＦ帯で起動信号を受信して受信した電波から得た電力を用いてＬＦ帯で応答信号を送信するタグが知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１０８０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、パッシブモードにおいて、タグが送信する応答信号をタグリーダで確実に受信させるために、応答信号の送信強度をできるだけ大きくするには、起動信号受信処理時に比べて大きな電力が必要となり無線回路で消費する電流が大きく変化する。この変化のため、電力供給側から無線回路をみた入力インピーダンス（以下、「無線回路のインピーダンス」という。）が、受電のためのアンテナのインピーダンスと整合しなくなり、応答信号の送信処理時に、受信した電波からの電力を効率よく利用できないという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、係る問題に鑑みてなされたものであり、パッシブモードで動作するタグにおいて、起動信号の受信処理時のみならず、応答信号の送信処理時においてもアンテナで受信した電波からの電力を効率よく利用できるようにしたタグを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係るタグは、電波によりアンテナ回路に誘起される起電力から無線回路を駆動する電力を生成するタグであって、アンテナ回路は第１及び第２のアンテナコイルを含み、無線回路が起動信号の受信処理の際には第１アンテナコイルに誘起する第１起電力から第１駆動電力を生成し、無線回路が応答信号の送信処理の際には第１アンテナコイルより小さいインピーダンスの第２アンテナコイルに誘起する第２起電力から第２駆動電力を生成することを特徴とする。
【０００９】
ここで、第１アンテナコイルで定まるインピーダンスは、受信処理の際の電力供給側から無線回路をみた入力インピーダンスと整合する第１インピーダンスであり、第１起電力は、第１インピーダンスに応じた起電力であり、第２アンテナコイルで定まるインピーダンスは、送信処理の際の電力供給側から無線回路をみた入力インピーダンスと整合する第２インピーダンスであり、第２起電力は、第２インピーダンスに応じた起電力としてもよい。
【００１０】
ここで、アンテナ回路は、送信処理の実行の際に、無線回路と第１アンテナコイルが接続された状態から、無線回路と第２アンテナコイルとが接続された状態へと切替えるようにしてもよい。
ここで、アンテナ回路は、送信処理が終了した際に、無線回路と第２アンテナコイルが接続された状態から、無線回路と第１アンテナコイルとが接続された状態へと切替えるようにしてもよい。
【００１１】
ここで、アンテナ回路で受信する電波は、ＬＦ帯の電波であり、応答信号の送信は、ＵＨＦ帯で行うようにしてもよい。
また、本発明に係るタグは、電波によりアンテナ回路に誘起される起電力から無線回路を駆動する電力を生成するタグであって、第１及び第２のアンテナコイルを含み、無線回路が起動信号の受信処理の際には、第１アンテナコイルに誘起する第１起電力を生成し、無線回路が応答信号の送信処理の際には、第１アンテナコイルより小さいインピーダンスの第２アンテナコイルに誘起する第２起電力を生成するアンテナ回路と、無線回路の動作中に電力供給側から当該無線回路をみた入力インピーダンスを繰返し測定するインピーダンス測定部とを備え、アンテナ回路は、インピーダンス測定部の測定結果に基いて、第１起電力の生成から第２起電力の生成への切替え、及び第２起電力の生成から第１起電力の生成への切替えのいずれかを行い、起動信号を受信するための駆動電力は第１起電力から生成され、応答信号を送信するための駆動電力は第２起電力から生成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成を備える本発明に係るタグによれば、パッシブモードにおいて、起動信号の受信処理時のみならず、応答信号の送信処理時においてもアンテナで受信した電波からの電力を効率よく利用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１に係るタグを用いたタグ認証システムの概略構成図。
【図２】タグ認証システムの起動信号と応答信号との送受信のタイミングを示す図。
【図３】タグの無線回路での起動信号受信処理時と応答信号送信処理時の消費電流を示す図。
【図４】実施の形態１のタグの機能構成を示すブロック図。
【図５】（ａ）タグリーダの起動信号におけるデータの構成図。（ｂ）タグの応答信号におけるデータの構成図。
【図６】実施の形態１のＬＦアンテナコイル切替え処理のフローチャート。
【図７】実施の形態２のタグの機能構成を示すブロック図。
【図８】実施の形態２のＬＦアンテナコイルとそのインピーダンス値の対応テーブルのデータ構造及び内容例を示す図。
【図９】実施の形態２のタグの信号送受信の処理のフローチャート。
【図１０】実施の形態２のＬＦアンテナコイル切替え処理のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜実施の形態１＞
＜１−１．概要＞
図１は、実施の形態に係るタグ１０を用いたタグ認証システム１の概略構成図である。タグ認証システム１は、タグリーダ２０とタグ１０とで構成される。なお、制御ユニット２１、ＬＦ送信ユニット２２、ＵＨＦ受信回路２３、及びＵＨＦアンテナ２４を含む構成をタグリーダ２０と呼ぶ。
【００１５】
扉３０は電気錠３１で施錠されており、電気錠３１は、タグリーダ２０の制御ユニット２１の指示に従って、施解錠される。
図２は、タグ認証システム１の起動信号と応答信号との送受信のタイミングを示す図である。
タグリーダ２０のＬＦ送信ユニット２２は、制御ユニット２１の指示に従って一定周期ｃｔ（例えば、５００ミリ秒）ごとに、ＬＦ帯（例えば１３５ｋＨｚ）で起動信号を送信する。起動信号の送信にかかる時間はｓｔ（例えば１０２．６ミリ秒）である。タグリーダ２０は、起動信号の送信が終わった後に、タグ１０が応答信号の送信処理にかかる時間に相当する時間もタグ１０に電力を供給するために引き続き搬送波を送信する。ユーザが、タグ１０をＬＦ送信ユニット２２にかざすと、ＬＦ送信ユニット２２のＬＦアンテナ（不図示）のコイルとタグ１０のＬＦアンテナ回路（後述）のコイルとの間の電磁誘導によって起電力が生じ、タグ１０に電力が供給される。
【００１６】
タグ１０は、供給された電力によって、起動信号に含まれるデータを処理し、ＵＨＦ帯（例えば、４２６ＭＨｚ）で応答信号を送信する。応答信号の送信にかかる時間はｒｔ（例えば２５ミリ秒）である。このように、タグ１０は、タグリーダ２０からの起動信号を受信し、応答信号を送信するが、図３に示すように、応答信号送信処理時では、ＵＨＦ帯の電波を用いて起動信号の受信時よりも遠くに応答信号が到達するように送信するので、タグ１０の無線回路（後述）の消費電流が大きく異なる。同図では、無線回路の消費電流は、起動信号受信処理時では、数ｍＡ（ミリアンペア）（例えば１．２ｍＡ）であり、一方、応答信号送信処理時では、消費電流は十数ｍＡ（例えば１０ｍＡ）であり、無線回路での消費電流は、起動信号受信処理時と応答信号送信処理時で大きな差がある。
【００１７】
タグ１０の無線回路は、一定の電圧（例えば３Ｖ（ボルト））で動作するように設計されているので、消費電流が大きく変化するということは、この無線回路のインピーダンスが大きく変化することを意味する。ＬＦアンテナ回路を、起動信号受信処理時での無線回路のインピーダンスと整合するように設計すると、応答信号送信処理時には、ＬＦアンテナ回路のインピーダンスが無線回路のインピーダンスと整合しなくなる。このため、このようなタグでは、応答信号送信処理時にタグリーダ２０から得られる電力を効率よく利用できない。
【００１８】
そこで、タグ１０は、ＬＦアンテナ回路に起動信号受信処理時及び応答信号送信処理時での無線回路のインピーダンスと各々整合するアンテナコイルを備え、応答信号を送信する際に無線回路に接続するアンテナコイルを、起動信号受信処理時のアンテナコイルから応答信号送信処理時のアンテナコイルに切替え、タグリーダ２０から得られる電力を効率よく利用できるようにする。
【００１９】
タグリーダ２０は、タグ１０からの応答信号を、ＵＨＦアンテナ２４を介してＵＨＦ受信回路２３で受信し、制御ユニット２１は、応答信号に基き、タグ１０が予め登録されているタグか否かを認証し、予め登録されているタグと認証された場合には電気錠３１の解錠を行う。このようにして、ユーザは電気錠３１が解錠された扉３０から入室することができる。
【００２０】
以下、本実施の形態１に係るタグ１０について図面を参照しながら説明する。
＜１−２．機能構成＞
図４は、タグ１０の機能ブロック図である。
タグ１０は、制御回路１１、記憶部１２、無線回路１３、ＵＨＦアンテナ１４、ＬＦアンテナ回路１５、切替器１６、給電回路１７、電源１８、及び電源切替器１９を備える。
【００２１】
制御回路１１は、受信した起動信号１００に含まれるタグリーダＩＤや動作モードのフラグの情報を処理する起動信号受信処理機能、起動信号１００に含まれるデータに基いて応答信号２００を生成し、応答信号２００の送信を制御する応答信号送信処理機能、タグリーダ２０の起動信号に含まれる動作モード（アクティブモード又はパッシブモード）に応じて、電源１８又は給電回路１７のどちらかを無線回路１３に接続するように切替えるための制御を行う機能、及び起動信号受信処理時と応答信号送信処理時におけるＬＦアンテナコイルの切替えを制御する機能を有する。なお、制御回路１１は、制御プログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、前記制御プログラムを格納するＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）及び不揮発性メモリ（例えば、フラッシュメモリ）を含んで構成され、制御回路１１の機能は、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＣＰＵが実行することにより実現される。
【００２２】
記憶部１２は、不揮発性メモリ等の記憶媒体より実現され、システム管理者による登録操作によって予め登録された自機の識別情報（以下、「タグＩＤ」という。）を記憶している。
無線回路１３は、ＬＦアンテナ回路１５を介して起動信号１００を受信し、受信した起動信号１００に含まれるデータを制御回路１１に送り、制御回路１１で生成した応答信号２００を受け取り、ＵＨＦアンテナ１４を介して送信する機能を有する。
【００２３】
起動信号１００のデータ構成を図５（ａ）に示す。
起動信号１００は、同図に示すように、ＰＲ（Ｐｒｅａｍｂｌｅ）１０１、ＵＷ（Ｕｎｉｑｕｅ  Ｗｏｒｄ）１０２、リーダＩＤ１０３、フラグ１０４、及びＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ  Ｃｈｅｃｋ）１０５で構成される。
ＰＲ１０１は、起動信号１００のデータの始まりを示すビット列（同期符号）であり、ＵＷ１０２は、いわゆるフレーム同期信号である。
【００２４】
リーダＩＤ１０３は、起動信号１００の送信元であるタグリーダ２０の識別情報である。
フラグ１０４は、アクティブモードとパッシブモードのうち、どちらの動作モードで通信するかを示す情報である。本実施の形態１では、アクティブモードで通信する場合を「０」、パッシブモードで通信する場合を「１」とする。以下、フラグ１０４が「０」の起動信号をアクティブモードの起動信号といい、「１」の起動信号をパッシブモードの起動信号と呼ぶ。
【００２５】
ＣＲＣ１０５は、起動信号１００を受信したタグ１０が起動信号１００に誤りが発生しているか否かを検出するためのデータである。
次に、図５（ｂ）に応答信号２００のデータ構造を示す。
応答信号２００は、ＰＲ２０１、ＵＷ２０２、リーダＩＤ２０３、タグＩＤ２０４、及びＣＲＣ２０５で構成され、制御回路１１で生成される。
【００２６】
ＰＲ２０１は、応答信号２００のデータの始まりを示すビット列（同期符号）であり、ＵＷ２０２は、いわゆるフレーム同期信号である。また、ＣＲＣ２０５は、応答信号２００を受信したタグリーダ２０が、応答信号２００に誤りが発生しているか否かを検出するためのデータである。
リーダＩＤ２０３は、タグリーダ２０の識別情報を表し、この応答信号２００がどのタグリーダからの起動信号に応じたものかを示すものである。すなわち、この応答信号２００は、リーダＩＤ２０３で示されるタグリーダから送信された起動信号に対して送信された応答信号であることになる。
【００２７】
タグＩＤ２０４は、タグ１０の識別情報であり、自機の記憶部１２に予め記憶しているタグＩＤに基いて生成される。
ＬＦアンテナ回路１５は、起動信号受信処理時のＬＦアンテナコイルＡ１と応答信号送信処理時のＬＦアンテナコイルＡ２を含む構成で、切替器１６による切替によって無線回路１３と接続するＬＦアンテナコイルが切替わる。
【００２８】
切替器１６は、制御回路１１の指示に従って、起動信号受信処理時と応答信号送信処理時に無線回路１３と接続するＬＦアンテナコイルを選択的に切替えるスイッチである。
給電回路１７は、ダイオードＤ１〜Ｄ４からなるブリッジ整流回路、平滑コンデンサＣ１、定電圧にするためのツェナーダイオードＤ５から構成され、タグリーダ２０からの電波によってＬＦアンテナ回路１５のＬＦアンテナコイルに誘起された起電力による交流電流を、一定電圧（例えば３Ｖ）の直流電流に変換して、無線回路１３へ電力供給する回路である。各素子の動作は、周知なので説明は省略する。
【００２９】
電源１８は、例えばコイン形リチウム電池で構成されており、アクティブモード動作時にタグ１０の各回路を動作させるための電力を供給する。
電源切替器１９は、無線回路１３に電力を供給する回路を、パッシブモードでは給電回路１７に、アクティブモードでは電源１８に各々切替えるためのスイッチである。
＜１−３．動作＞
図６は、タグ１０の制御回路１１の処理を示すフローチャートである。
【００３０】
タグ１０の電源スイッチ（不図示）がＯＮにされると、タグ１０は初期化され、電源スイッチがＯＮされた直後は、無線回路１３は電源１８と接続され、起動信号受信時のＬＦアンテナコイルが無線回路１３と接続された状態となる。
タグリーダ２０は、起動信号１００と電力供給のための搬送波とを連続して繰返し（例えば５００ミリ秒ごとに）送信している。制御回路１１は、このタグリーダ２０からの起動信号１００を受信した場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、パッシブモードの起動信号を受信したか否かを判断する（ステップＳ１１）。具体的には、受信した起動信号１００に含まれるフラグ１０４の値が「１」の場合にパッシブモードの起動信号であると判断する（ステップＳ１１：ＹＥＳ）。
【００３１】
制御回路１１は、ステップＳ１１でＹＥＳの場合には、無線回路１３と給電回路１７とが接続されていない場合（ステップＳ１２：ＮＯ）には、無線回路１３から電源１８を切断して、無線回路１３と給電回路１７とを接続させる指示を電源切替器１９に送る。電源切替器１９は、制御回路１１の指示に従って、無線回路１３から電源１８を切断して、給電回路１７と無線回路１３とを接続する（ステップＳ１３）。
【００３２】
ステップＳ１２でＹＥＳの場合には、無線回路１３と給電回路１７とが接続しており、タグ１０はパッシブモードで動作する状態であるので無線回路１３に電力を供給するための回路を切替える必要はない。
ステップＳ１２でＹＥＳの場合又はステップＳ１３の処理が完了した場合、制御回路１１は、起動信号１００に含まれるリーダＩＤ１０３の情報から得たリーダＩＤと、記憶部１２から得た自機のタグＩＤとを含む応答信号２００を生成し、無線回路１３へ送る（ステップＳ１４）。
【００３３】
次に、制御回路１１は、切替器１６に無線回路１３と接続するＬＦアンテナコイルを、起動信号受信処理時のＬＦアンテナコイルＡ１から応答信号送信処理時のＬＦアンテナコイルＡ２に切替える指示を送る。切替器１６は、制御回路１１の指示に従って無線回路１３からＬＦアンテナコイルＡ１を切断し、無線回路１３とＬＦアンテナコイルＡ２とを接続する（ステップＳ１５）。
【００３４】
無線回路１３は、タグリーダ２０の送信する電波を受けてＬＦアンテナコイルＡ２に生じた電力を用いて、制御回路１１から送られた応答信号２００を、ＵＨＦアンテナ１４を介して送信する（ステップＳ１６）。
ステップＳ１６の処理が完了したら、制御回路１１は、切替器１６に無線回路１３と接続するＬＦアンテナコイルを、応答信号送信処理時のＬＦアンテナコイルＡ２から起動信号受信処理時のＬＦアンテナコイルＡ１に切替える指示を送る。切替器１６は、制御回路１１の指示に従って無線回路１３からＬＦアンテナコイルＡ２を切断し、無線回路１３とＬＦアンテナコイルＡ１を接続する（ステップＳ１７）。
【００３５】
一方、起動信号１００がパッシブモードの起動信号でない場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、すなわちアクティブモードの起動信号の場合に、制御回路１１は、無線回路１３と電源１８が接続していなければ（ステップＳ１８：ＮＯ）、無線回路１３から給電回路１７を切断して、無線回路１３と電源１８とを接続させる指示を電源切替器１９に送る。電源切替器１９は、制御回路１１の指示に従って、無線回路１３から給電回路１７を切断して、電源１８と無線回路１３とを接続する（ステップＳ１９）。なお、ステップＳ１８でＹＥＳの場合は、無線回路１３と電源１８とが接続しており、タグ１０はアクティブモードで動作する状態であるので無線回路１３に電力を供給するための回路を切替える必要はない。
【００３６】
次に、制御回路１１は、ステップＳ１４と同様の手順で応答信号２００を生成し、無線回路１３に送る（ステップＳ２０）。
無線回路１３は、電源１８の電力を用いて、制御回路１１から送られた応答信号２００を、ＵＨＦアンテナ１４を介して送信する（ステップＳ２１）。
ステップＳ１７の処理又はステップＳ２１の処理が完了したら制御回路１１は、ステップＳ１０から処理を繰り返す。
【００３７】
以上により、実施の形態１のタグ１０は、パッシブモードにおいて、起動信号受信処理時と応答信号送信処理時に、無線回路１３と接続するＬＦアンテナコイルを、各々の動作時における無線回路１３のインピーダンスと整合するＬＦアンテナコイルに切替えることによって、タグリーダ２０から得られる電力を効率よく利用することができる。
＜実施の形態２＞
実施の形態１のタグ１０では、起動信号受信処理時と応答信号送信処理時で無線回路１３の消費電流が大きく異なることが予め分かっているので、各々の処理を実行する際に無線回路１３と接続するＬＦアンテナコイルを切替える実施の形態を説明した。
【００３８】
実施の形態２では、パッシブモードで動作する場合に、無線回路１３のインピーダンスの変化を検知して、無線回路１３と接続するＬＦアンテナコイルを切替えるタグ１０ｂについて、実施の形態１で示したものと変更のない点についての説明は省略し、変更ある点を重点的に説明する。
＜２−１．構成＞
タグ１０ｂとタグ１０との違いは、タグ１０ｂには、図７に示すように、インピーダンス測定回路１１１が給電回路１７の出力端子と電源切替器１９との間に設けられ、制御回路１１ｂは、起動信号受信処理時と応答信号送信処理時におけるアンテナコイルの切替えを制御する機能の代わりに、インピーダンス測定回路１１１の抵抗Ｒの両端の電圧を測定し、動作中の無線回路１３のインピーダンスを計算し、インピーダンスの計算結果に基いて無線回路１３に接続するアンテナコイルの切替えを制御する機能を有する点である。
【００３９】
また、記憶部１２ｂは、タグ１０ｂに備えた起動信号受信開始から応答信号送信完了までに無線回路が取り得る各インピーダンス値に整合した各々のアンテナコイルと、そのインピーダンス値とを対応付けた対応テーブル３００を予め記憶している点で異なる。
図８に対応テーブル３００のデータ構造を示す。
対応テーブル３００は、項目として、ＬＦアンテナコイルＩＤ３０１とそのＬＦアンテナ回路のインピーダンス値３０２とを有する。図８の対応テーブル３００には、起動信号送信処理時での無線回路１３のインピーダンスに整合したインピーダンスのＬＦアンテナコイルＡ１と、応答信号送信処理時での無線回路１３のインピーダンスに整合したインピーダンスのＬＦアンテナコイルＡ２と各々のインピーダンス値が対応づけて予め記憶されている。
【００４０】
インピーダンス測定回路１１１は、抵抗値Ｒ１（例えば１０Ω（オーム））の抵抗Ｒで構成される回路で、抵抗Ｒの両端は、電圧を測定するために無線回路１３に接続されている。そして、制御回路１１ｂは、インピーダンス測定回路１１１の抵抗Ｒの両端間の電圧Ｅｒ１を繰返し測定する。抵抗Ｒに流れる電流Ｉｒ１は、無線回路１３に流れる電流であり、Ｉｒ１＝Ｅｒ１／Ｒ１で計算できる。
【００４１】
無線回路１３は一定電圧Ｅｃで動作するので電流Ｉｒ１が流れているときの無線回路１３のインピーダンスＺｃはＺｃ＝Ｅｃ／Ｉｒ１で計算できる。すなわち、インピーダンスＺｃは、Ｚｃ＝Ｅｃ／Ｅｒ１×Ｒ１で計算できる。Ｅｃ、Ｒ１の値はタグ１０ｂの設計時に予め分かっているので、電圧Ｅｒ１を計測することによって、動作中の無線回路１３のインピーダンスＺｃが計算できる。
【００４２】
制御回路１１ｂは、給電回路１７から電力が供給されている間、繰返し（例えば、２ミリ秒ごとに）抵抗Ｒの両端の電圧を測定し、その電圧値に基いて、インピーダンスＺｃを計算する。次に、インピーダンスＺｃと記憶部１２ｂの対応テーブル３００のインピーダンス値とを比較し、最も近いインピーダンス値に対応したＬＦアンテナコイルを選択し、選択したＬＦアンテナコイルと無線回路１３とを接続するように切替器１６に指示する。切替器１６は、制御回路１１ｂが指示したＬＦアンテナコイルと無線回路１３とを接続する。
【００４３】
このようにして、動作中の無線回路１３のインピーダンスを繰返し測定することによって、各々の動作時の無線回路１３のインピーダンスに整合したインピーダンスのＬＦアンテナコイルと無線回路１３とを接続することができる。
＜２−２．動作＞
図９に制御回路１１ｂの信号の送受信の処理のフローチャートを示す。
【００４４】
なお、制御回路１１ｂは、ステップＳ３１、ステップＳ３５、及びステップＳ３６の処理をパッシブモードで実行する間、割り込み処理によって後述するＬＦアンテナコイル切替え処理を行い、無線回路１３と接続するＬＦアンテナコイルを切替える。
タグリーダ２０は、起動信号１００と電力供給のための搬送波とを連続して繰返し（例えば５００ミリ秒ごとに）送信している。制御回路１１ｂは、このタグリーダ２０からの起動信号１００を受信し、起動信号１００のリーダＩＤ１０３と、フラグ１０４との値を取得する（ステップＳ３１）。
【００４５】
次に、受信した起動信号１００がパッシブモードの起動信号か否かを判断する（ステップＳ３２）。具体的には、受信した起動信号１００のフラグ１０４の値が「１」である場合にパッシブモードの起動信号であると判断する（ステップＳ３２：ＹＥＳ）。
ステップＳ３２でＹＥＳの場合に、制御回路１１ｂは、無線回路１３と給電回路１７が接続されていない場合（ステップＳ３３：ＮＯ）には、無線回路１３から電源１８を切断して、無線回路１３と給電回路１７とを接続させる指示を電源切替器１９に送る。電源切替器１９は、制御回路１１の指示に従って、無線回路１３と電源１８とを切断して、給電回路１７と無線回路１３とを接続する（ステップＳ３４）。なお、ステップＳ３３でＹＥＳの場合には、無線回路１３と給電回路１７とが接続しており、タグ１０ｂはパッシブモードで動作する状態であるので無線回路１３に電力を供給するための回路の切替は必要ない。
【００４６】
ステップＳ３３でＹＥＳの場合又はステップＳ３４の処理が完了した場合、制御回路１１ｂは、起動信号１００に含まれるリーダＩＤ１０３の情報から得たリーダＩＤと、記憶部１２ｂから得た自機のタグＩＤとを含む応答信号２００を生成し、無線回路１３へ送る（ステップＳ３５）。
無線回路１３は、制御回路１１ｂから送られた応答信号２００を、ＵＨＦアンテナ１４を介して送信する（ステップＳ３６）。
【００４７】
一方、起動信号１００がパッシブモードの起動信号でない場合（ステップＳ３２：ＮＯ）、すなわちアクティブモードの起動信号の場合に、制御回路１１ｂは、無線回路１３と電源１８とが接続していなければ（ステップＳ３７：ＮＯ）、無線回路１３から給電回路１７を切断して、無線回路１３と電源１８とを接続させる指示を電源切替器１９に送る。電源切替器１９は、制御回路１１ｂの指示に従って、無線回路１３から給電回路１７を切断して、無線回路１３と電源１８とを接続する（ステップＳ３８）。なお、ステップＳ３７でＹＥＳの場合は、無線回路１３と電源１８とが接続しており、タグ１０ｂはアクティブモードで動作する状態であるので無線回路１３に電力を供給するための回路の切替は必要ない。
【００４８】
次に、制御回路１１ｂは、ステップＳ３５と同様の手順で応答信号２００を生成し、無線回路１３に送る（ステップＳ３９）。
無線回路１３は、電源１８の電力を用いて、制御回路１１ｂから送られた応答信号２００を、ＵＨＦアンテナ１４を介して送信する（ステップＳ４０）。
ステップＳ３６の処理又はステップＳ４０の処理が完了したら制御回路１１ｂは、ステップＳ３１から処理を繰り返す。
【００４９】
次に、タグ１０ｂが、パッシブモードで、ステップＳ３１、ステップＳ３５、及びステップＳ３６の処理を実行中に、割り込み処理によって動作中の無線回路１３のインピーダンスに整合したインピーダンスのＬＦアンテナコイルに切替える処理について説明する。
図１０に制御回路１１ｂのＬＦアンテナコイル切替え処理のフローチャートを示す。
タグ１０ｂが、タグリーダ２０にかざされると、タグ１０ｂのＬＦアンテナ回路１５に起電力が生じ、給電回路１７で一定電圧の直流電流に変換された電流がインピーダンス測定回路１１１の抵抗Ｒに流れる。制御回路１１ｂは、インピーダンス測定回路１１１の抵抗Ｒの両端間の電圧Ｅｒ１を測定し（ステップＳ４１）、インピーダンスＺｃをＺｃ＝Ｅｃ／Ｅｒ１×Ｒ１の式で計算する（ステップＳ４２）。
【００５０】
制御回路１１ｂは、記憶部１２ｂに予め記憶している対応テーブル３００の各々のＬＦアンテナコイルのインピーダンス値３０２とインピーダンスＺｃの値とを比較する（ステップＳ４３）。具体的には、制御回路１１ｂは、各々のＬＦアンテナコイルＩＤ３０１に対応したインピーダンス値３０２の値とＺｃとの差の絶対値を計算し、最も差の絶対値が小さいインピーダンス値のＬＦアンテナコイルＩＤのＬＦアンテナコイルを無線回路１３と接続するＬＦアンテナコイルとして選択する。制御回路１１ｂは、選択したＬＦアンテナコイルＩＤのＬＦアンテナコイルを無線回路１３と接続する指示を切替器１６へ送る。切替器１６は、制御回路１１ｂが選択したＬＦアンテナコイルと無線回路１３とを接続する（ステップＳ４４）。
【００５１】
制御回路１１ｂは、ステップＳ４４の処理が完了したら、ステップＳ４１からの処理を繰返す。
以上により、実施の形態２のタグ１０ｂは、各処理を実行している間の無線回路のインピーダンスを、ＬＦアンテナコイル切替え処理の割り込みを繰返し行うことによって測定し、その測定結果に基いて、無線回路１３と接続するＬＦアンテナコイルを動作中の無線回路１３のインピーダンスと整合するアンテナ回路に切替えることができる。
【００５２】
＜変形例＞
以上、本発明に係るタグを、実施の形態に基いて説明したが、以下のように変形することも可能であり、本発明は上述した実施の形態で示した通りのタグに限られないことは勿論である。
（１）実施の形態１、２では、タグリーダの起動信号の送信周期を５００ミリ秒ごととしたがこれに限らない。
【００５３】
起動信号の送信周期は、起動信号の送信処理に必要な時間と応答信号の送信処理に必要な時間を足した時間以上の間隔であればよい。
（２）実施の形態１では、図３に示すように、タグリーダ２０が起動信号と電力供給のための搬送波との連続送信を繰返し行うものとして説明した。しかしながら、起動信号と電力供給のための搬送波とを連続して送信することは必須ではなく、起動信号の送信後に、電力供給のための搬送波を送信すれば足りる。すなわち、起動信号の送信と電力供給のための搬送波の送信との間に多少時間が空いてもよい。
【００５４】
また、実施の形態１では図３に示すように、タグ１０が電力供給のための搬送波を受信するタイミングで、その受信直前に受信した起動信号に対する応答信号の送信を開始する例を説明した。しかしながら、応答信号の送信開始のタイミングは、給電回路１７のコンデンサＣ１の容量に応じて適宜変更でき、例えば、電力供給のための搬送波の受信完了までに、その直前に受信した起動信号に対する応答信号の送信を開始してもよい。
（３）実施の形態１、２のタグの給電回路の整流回路をダイオード４つのブリッジ回路の構成としたがこれに限らない。
【００５５】
ＬＦアンテナ回路からの交流の電流を整流できる構成であればどのような整流回路であってもよい。
（４）実施の形態１、２では、起動信号の受信はＬＦ帯で行い、応答信号の送信はＵＨＦ帯で行う例を説明した。このＬＦ帯は起動信号の受信の周波数帯の一例であり、ＵＨＦ帯は応答信号の送信の周波数帯の一例にすぎず、起動信号の受信はＬＦ帯に限られず、また、応答信号の送信はＵＨＦ帯に限らない。
但し、パッシブモードで動作する場合でも、タグがアクティブモードで動作する場合の起動信号の受信に用いる周波数帯及び応答信号の送信に用いる周波数帯とそれぞれ同じ周波数帯を用いて信号を送受信することが望ましい。
【００５６】
また、実施の形態１、２では、タグ認証システムを例として説明したが、本発明に係るタグは、例えば、所在管理システムなど他のシステムに使われるものとしてもよい。
また、実施の形態１、２では、１つの扉に対して入退出を管理する場合を例にして説明したが、例えば、複数の扉の入退出を管理する場合にも、本発明を適用することができる。この場合、１つの制御ユニットが各扉に係る認証を行うようにしてもよいし、複数の制御ユニットが各扉に係る認証を分担してもよい。
（５）実施の形態２のタグでは、無線回路のインピーダンスを計算して、ＬＦアンテナコイルの切替を行ったがこれに限らない。
【００５７】
例えば、実施の形態２のタグでは、無線回路の動作電圧は一定なので、無線回路のインピーダンスは、無線回路に流れる電流に反比例する。また、無線回路に流れる電流は、インピーダンス測定回路の抵抗に流れる電流であり、この抵抗の両端の電圧に比例する。このことより、インピーダンス測定回路の抵抗の両端の電圧又はこの抵抗に流れる電流の変化によってインピーダンスの変化を検知できるので、これらいずれかの値の変化に基いて無線回路に接続するＬＦアンテナコイルを切替えても良い。
（６）実施の形態１、２のタグでは、切替えるＬＦアンテナコイルを２つとして説明したがこれに限らない。
【００５８】
無線回路のインピーダンスが大きく変化するのが、起動信号の受信処理時と応答信号の送信処理時の２つの処理時であることを前提として説明したので切替えるＬＦアンテナコイルを２つとした。しかし、起動信号受信から応答信号送信完了までに行われる処理（例えば、起動信号に含まれるデータを取り出す処理や、応答信号のデータを生成する処理など）において、無線回路のインピーダンスが大きく変化する場合が複数あれば、各々の処理実行の際の電力供給側から無線回路をみた入力インピーダンスと整合するインピーダンスのＬＦアンテナコイルを備え、各々の処理の際にＬＦアンテナコイルを切替えるようにしてもよい。
（７）実施の形態に係るタグに上記（１）〜（６）の一部又は全部の変形を組み合わせて適用してもよい。
＜補足＞
以下、更に本発明の一実施形態に係るタグの構成及びその変形例と各効果について説明する。
（ａ）本発明の一実施形態に係るタグは、電波によりアンテナ回路に誘起される起電力から無線回路を駆動する電力を生成するタグであって、アンテナ回路は、第１及び第２のアンテナコイルを含み、無線回路が起動信号の受信処理の際には、第１アンテナコイルに誘起する第１起電力から第１駆動電力を生成し、無線回路が応答信号の送信処理の際には、第１アンテナコイルより小さいインピーダンスの第２アンテナコイルに誘起する第２起電力から第２駆動電力を生成する。
【００５９】
この構成のタグは、タグリーダからの電波から得た電力で動作し、応答信号の送信処理の際に、起動信号の受信処理の際のアンテナコイルのインピーダンスより小さいインピーダンスのアンテナコイルに切替え、そのアンテナコイルを用いて生じた電力を無線回路に供給することができる。従って、タグリーダからの電波による電力を効率よく無線回路に供給することができる。
（ｂ）また、第１アンテナコイルで定まるインピーダンスは、受信処理の際の電力供給側から無線回路をみた入力インピーダンスと整合する第１インピーダンスであり、第１起電力は、第１インピーダンスに応じた起電力であり、第２アンテナコイルで定まるインピーダンスは、送信処理の際の電力供給側から無線回路をみた入力インピーダンスと整合する第２インピーダンスであり、第２起電力は、第２インピーダンスに応じた起電力としてもよい。
【００６０】
この構成のタグは、受信処理の際の電力供給側から無線回路をみた入力インピーダンスと整合したインピーダンスを持つアンテナコイルと、送信処理の際の電力供給側から無線回路をみた入力インピーダンスと整合するアンテナコイルとを備え、それぞれの処理の際に無線回路のインピーダンスとインピーダンス整合したアンテナコイルを用いて生じた電力で無線回路を動作させることができる。
従って、タグリーダからの電波による電力を効率よく無線回路に供給することができる。
（ｃ）また、アンテナ回路は、送信処理の実行の際に、無線回路と第１アンテナコイルが接続された状態から、無線回路と第２アンテナコイルとが接続された状態へと切替えるようにしてもよい。
【００６１】
この構成のタグは、応答信号を、ＵＨＦアンテナを介して応答信号の送信を開始する際に、応答信号の送信処理の際の電力供給側から無線回路をみた入力インピーダンスと整合したインピーダンスのアンテナコイルに切替えることができる。
従って、応答信号の送信処理の際に、タグリーダからの電波による電力を効率よく無線回路に供給することができる。
（ｄ）また、アンテナ回路は、送信処理が終了した際に、無線回路と第２アンテナコイルが接続された状態から、無線回路と第１アンテナコイルとが接続された状態へと切替えるようにしてもよい。
【００６２】
この構成のタグは、応答信号の送信処理が終了した際に、起動信号の受信の際の電力供給側から無線回路をみた入力インピーダンスと整合したインピーダンスのアンテナコイルに切替えることができる。
従って、起動信号の受信処理の際に、タグリーダからの電波による電力を効率よく無線回路に供給することができる。
（ｅ）また、アンテナ回路で受信する電波は、ＬＦ帯の電波であり、応答信号の送信は、ＵＨＦ帯で行うようにしてもよい。
【００６３】
この構成のタグは、ＬＦ帯で送信された起動信号を受信し、ＵＨＦ帯で応答信号を送信することができる。従って、この構成のタグは、パッシブモードにおいてもアクティブモードと同様の動作をすることができる。
（ｆ）また、本発明の一実施形態に係るタグは、電波によりアンテナ回路に誘起される起電力から無線回路を駆動する電力を生成するタグであって、第１及び第２のアンテナコイルを含み、無線回路が起動信号の受信処理の際には、第１アンテナコイルに誘起する第１起電力を生成し、無線回路が応答信号の送信処理の際には、第１アンテナコイルより小さいインピーダンスの第２アンテナコイルに誘起する第２起電力を生成するアンテナ回路と、無線回路の動作中に電力供給側から当該無線回路をみた入力インピーダンスを繰返し測定するインピーダンス測定部とを備え、アンテナ回路は、インピーダンス測定部の測定結果に基いて、第１起電力の生成から第２起電力の生成への切替え、及び第２起電力の生成から第１起電力の生成への切替えのいずれかを行い、起動信号を受信するための駆動電力は第１起電力から生成され、応答信号を送信するための駆動電力は第２起電力から生成される。
【００６４】
この構成のタグは、タグリーダからの電波から得た電力で動作し、動作中の無線回路のインピーダンスの変化を繰返し測定することができる。そして、そのインピーダンスの変化に基いて、動作中の無線回路のインピーダンスと最も整合するインピーダンスのアンテナコイルに切替えることができる。従って、動作中の無線回路のインピーダンスが変化しても、無線回路のインピーダンスに最も整合するアンテナコイルと接続することができるので、タグリーダからの電波による電力を効率よく無線回路に供給することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１  タグ認証システム
１０、１０ｂ  タグ
１１  制御回路
１２  記憶部
１３  無線回路
１４、２４  ＵＨＦアンテナ
１５  ＬＦアンテナ回路
１６  切替器
１７  給電回路
１９  電源切替器
２１  制御ユニット
２２  ＬＦ送信ユニット
２３  ＵＨＦ受信回路
【図１】
2013117749.tif 000003
【図２】
2013117749.tif 000004
【図３】
2013117749.tif 000005
【図４】
2013117749.tif 000006
【図５】
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【図６】
2013117749.tif 000008
【図７】
2013117749.tif 000009
【図８】
2013117749.tif 000010
【図９】
2013117749.tif 000011
【図１０】
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